现在的市场追求的电子元件都是小型小型再小型,各大电子元件制造商也在不断的满足市场上对小体积电子元件的要求,拿晶振来说,从早期的11.05 x 4.65 x 13.46,7.0*5.0等较大型贴片晶振,到现如今的3225贴片晶振,2520贴片晶振,2016贴片晶振......等其他更小体积的贴片晶振的出现.

Golledge晶振集团的总工程师ChisWatts解释了减小石英晶体谐振器尺寸的一些复杂性,以及它对您的设计意味着什么.该篇文章首先作为与ARMMS射频与微波学会的讨论的一部分,概述了晶体谐振器技术,设计计算以及如何在设计工作中容纳较小晶振的技巧.

介绍

与其他电子产品一样,已经从含铅封装转向表面贴装和更小的封装.虽然这种变化对其他小体积无源晶振元件的影响很小,但晶体确实需要一些设计适应性,因为所选晶体的尺寸减小了.描述了减小晶体尺寸的效果,并讨论了减轻这些影响的建议.

AT切割晶体的尺寸减小

产品	粒度/ mm	介绍年份	产品图片（非实际尺寸）
HC49	11.05 x 4.65 x 13.46	20世纪80年代初
UM1	7.8 x 3.2 x 8.0	80年代中期
GSX49-4	12.9 x 4.8 x 4.3	1993年
GSX-751	7.0 x 5.0 x 1.2	2000
GSX-531	5.0 x 3.2 x 0.7	2001年
GSX-431	4.0 x 2.5 x 0.8	2003
GSX-331	3.2 x 2.5 x 0.8	2004年
GSX-321	2.5 x 2.0 x 0.6	2005年
GSX-221	2.0 x 1.6 x 0.55	2008年
GSX-211	1.6 x 1.2 x 0.45	2012

音叉的尺寸减小

产品	粒度/ mm	介绍	产品图片
GWX-26	2.1 x 6.2	传统
CM8V	2.0 x 1.2 x 0.6	2010
TBC	1.6 x 1.0 x 0.38	开发中	TBC

水晶电气模型

24MHzGSX-331

该模型忽略了泛音和虚假共振.非线性效应也未建模.运动阻力(R1)有时被称为RR.这与ESR不同.

ESR=R1*(1+(C0/CL))2

CL是并联谐振模式应用中的负载电容.

示出晶体电模型的示例电路.

收缩晶体的效果

从HC49到GSX-211

降低C0

石英晶振的厚度由频率设定（26MHzAT切割基波为64μm厚）,因此不会改变.必须缩小石英晶体的其他尺寸以适合封装.这导致更小的电极.C0与电极面积成比例.下面给出近似方程.这忽略了边缘和封装寄生电容的影响.

C0=A*Ff*0.026

C0为pF,A为电极面积,单位为mm2,Ff为基频共振,单位为MHz

降低运动电容（C1）

对于给定频率,运动电容与电极面积成比例.下面给出近似表达式.

C1=0.126*A*（F/n3）

C1为fF,A为电极面积,单位为mm2,F为共振频率,单位为MHz,n为泛音.

修剪灵敏度（TS）

TS=C1/（2（C0+C1）2）

C1是

通过改变为较小的晶体来减小负载电容

C1.在并联谐振应用?0<

动能阻力（R1）

对于给定的晶振Q和串联谐振频率,运动电阻与晶体的有效面积成反比.有效区域与电极区域大致相同.因此,较小的晶体具有较高的R1.实际上,小晶体的晶体Q不如较大晶体的晶体Q高.减少的Q也有助于提高R1.如果未调整电路以适应较高的R1,则可能导致振荡器出现启动问题.

驱动级别依赖（DLD）

DLD有很多来源和类型.使用非常小的晶体时特别感兴趣的是谐振频率随驱动电平的变化而变化.这是由于石英刚度中的非线性成分.有关此机制的更多详细信息,请参见参考文献[1].在下面的图中可以看到一个例子.右侧的频率刻度表示相对于设计并联谐振的串联谐振.左手阻力标尺为R1.

在这里,我们看到频率开始增加~20μW.效果是功率密度的函数,因此应该以相对较低的功率驱动较小的晶体.还可以看出,如果晶体被过驱动,则运动电阻随着较低频率晶体的驱动功率而变化,表明Q的下降.由驱动电平变化引起的谐振频率的偏移增加了AM机制,其降低了石英晶体振荡器的相位噪声性能.降低的Q也会降低相位噪声性能.因此,最佳的相位噪声和频率精度性能非常重要,以避免过度驱动晶体.

Golledge晶振集团是电子行业的频率控制产品供应商,包括石英晶振,石英晶体振荡器,贴片晶振,以及TCXO晶振,VCXO晶振,OCXO晶振,RTC模块,SAW滤波器和SAW双工器等.Golledge公司的服务建立在品质高产品的声誉和对细节的一丝不苟的基础上,是业务的核心.豪能够提供具有尖端技术规格的产品